【图解数据结构】串全面总结
一、基本概念
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串（string）:由0个或多个字符组成的有序序列，称为字符串，记为s='abcdefg' 其中s是字符串的名字，a b c称为串的值，可以是字母、数字或者字符
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串长度：串中元素个数
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空串：不含任何字符的串，串长度为0
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子串：主串中任意连续字符组成的字符串
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串s1、s2相等的条件：
- s1、s2长度相等
- s1、s2对应位置的元素处处相等
二、串的类型
1.定长顺序串
定义：用一组地址连续的存储单元存储串值的字符序列，类似于线性表的顺序存储结构。
静态存储分布代码实现：
#define MAXLEN 30 // 用户可在255以内定义最大串长 typedef struct { char ch[MAXLEN]； int len； } SString ;
动态演示：
- 其实就是依次插入
2.基本算法
串插入：
int StrInsert(SString *s, int pos, SString t) /*在串s中下标为pos的字符之前插入串t */ { int i; if (pos<0 || pos>s->len) /*插入位置不合法*/ return 0; if (s->len + t.len<=MAXLEN) /*插入后串长≤MAXLEN*/ { for (i=s->len + t.len-1;i>=t.len + pos;i--) s->ch[i]=s->ch[i-t.len]; //将插入位置现有字符后移 for (i=0;i<t.len;i++) s->ch[i+pos]=t.ch[i]; //在空出的位置逐个插入字符串 s->len=s->len+t.len; } else { if (pos+t.len<=MAXLEN) /*插入后串长>MAXLEN,但串t的字符序列可以全部插入*/ { for (i=MAXLEN-1;i>t.len+pos-1;i--) s->ch[i]=s->ch[i-t.len]; //将插入位置现有字符后移 for (i=0;i<t.len;i++) s->ch[i+pos]=t.ch[i]; //在空出的位置逐个插入字符串 s->len=MAXLEN; } else /*插入后串长>MAXLEN,并且串t的部分字符也要舍弃*/ { for (i=0;i<MAXLEN-pos;i++) s->ch[i+pos]=t.ch[i]; s->len=MAXLEN; } return 1; } }
串删除：
int StrDelete(SString *s, int pos, int len) /*在串s中删除从下标pos起len个字符*/ { int i; if (pos<0 || pos>(s->len-len)) /*删除参数不合法*/ return 0; for (i=pos+len;i<s->len;i++) s->ch[i-len]=s->ch[i]; /*从pos+len开始至串尾依次向前移动，实现删除len个字符*/ s->len=s->len - len; /*s串长减len*/ return 1; }
串复制：
void StrCopy(SString *s, SString t) /*将串t的值复制到串s中*/ { int i; for (i=0;i<t.len;i++) s->ch[i]=t.ch[i]; s->len=t.len; }
串比较：
int StrCompare(SString s, SString t) /*若串s和t相等则返回0；若s>t则返回正数；若s<t则返回负数*/ { int i; for (i=0;i<s.len&&i<t.len;i++) if (s.ch[i]!=t.ch[i]) return(s.ch[i] - t.ch[i]); //按字符的字典顺序比较 return(s.len - t.len); }
串连接：
int StrCat(SString *s, SString t) /*将串连接在串s的后面*/ { int i, flag; if (s->len + t.len<=MAXLEN) /*连接后串长小于MAXLEN*/ { for (i=s->len; i<s->len + t.len; i++) s->ch[i]=t.ch[i-s->len]; //t的下标从0开始 s->len+=t.len; flag=1; } else { if (s->len<MAXLEN) /*连接后串长大于MAXLEN，但串s的长度小于MAXLEN，即连接后串t的部分字符序列被舍弃*/ { for (i=s->len;i<MAXLEN;i++) s->ch[i]=t.ch[i-s->len]; s->len=MAXLEN; flag=0; } else flag=0; /* 串s的长度等于MAXLEN ,串t不被连接*/ return flag; }
求子串：
int SubString(SString *sub, SString s, int pos, int len) /*将串s中下标pos起len个字符复制到sub中*/ { int i; if (pos<0 || pos>s.len || len<1 || len>s.len-pos) //位置或长度不合法时 { sub->len=0; return 0; } else { for (i=0; i<len; i++) sub->ch[i]=s.ch[i+pos]; sub->len=len; return 1; } }
3.堆串
- 堆：自由存储区域，malloc()实现
- 以一组地址连续的存储单元存储串值的字符序列，在程序执行过程中由动态分配而得到
代码：
typedef struct { char *ch; // 若非空串则按串长分配存储区,否则为NULL int length;// 串长度 } HString;
4.块链串
- 定义：与链表类似，但每一个结点可以存放多个字符，结尾增加尾指针
代码实现：
#define BLOCK_SIZE 4 // 可由用户定义的块大小 typedef struct Block { char ch[BLOCK_SIZE]; struct Block *next; } Block;
三、模式匹配
- 定义：求解子串首次在主串中出现的位置
- 模式匹配也称为子串的定位操作，用函数StrIndex(S,pos,T)实现，T被称为模式串。
代码：
int StrIndex(SString s,int pos, SString t) /*求从主串s的下标pos起，串t第一次出现的位置，成功返回位置序号，不成功返回-1*/ { int i, j, start; if (t.len==0) return(0); /* 模式串为空串时，是任意串的匹配串 */ start=pos; i=start; j=0; /* 主串从pos开始，模式串从头（0）开始 */ while (i<s.len && j<t.len) if (s.ch[i]==t.ch[j]) { i++; j++; } /* 当前对应字符相等时推进 */ else { start++; /* 当前对应字符不等时回溯 */ i=start; j=0; /* 主串从start+1开始，模式串从头（0）开始*/ } if (j>=t.len) return(start); /* 匹配成功时，返回匹配起始位置 */ else return(-1); /* 匹配不成功时，返回-1 */ }
演示图：
解析：
- 设置两个指针i和k,输入目标串Hello World!,模式串orl
- 如果i指向的值和模式串首个元素不一致，则指针i j同时向后移动
- 如果i指向的值和模式串首个元素一致，则只是指针j向后移动
- 如果j指向的元素和模式串后续元素一致，继续移动，直到查找完成
- 如果j指向的元素和模式串后续元素不一致，指针i到k的位置，继续开始
四、总结与提高
在C++中，C++ 标准库提供了 string 类类型，支持上述所有的操作，另外还增加了其他更多的功能。
编程时加入头文件：
#include<string>//或者万能头文件#include<bits/stdc++.h> using namespace std;
String函数：
用string定义s类（定义什么都可以，只要把s变成定义的字母就可以调用C++中的函数）,具体使用方法为：
| 函数 | 用法 |
| 常见操作 | |
| s.resize(10) | 设置字符串长度为10 |
| string s("ABC") | 构造字符串s的值为ABC |
| s.empty() | 判断字符串是否为空 |
| s.length()或者s.size() | 求解字符串长度 |
| s.begin() | 开始值 |
| s.end() | 结尾值 |
| 查找（查找成功返回元素位置，失败返回-1） | |
| s.find('A') | 查找字符A |
| s.find("ABC") | 查找字符串ABC |
| s.find('A',2) | 从位置2开始查找字符A |
| s.find("ABCD",1,2) | 从位置1开始，查找ABCD的前两个字符 |
| s.rfind() | 从字符串尾部开始查找 |
| 插入 | |
| s.insert(2,3,'A') | 在下标为2的地方添加三个A |
| s.insert(2,"ABC") | 在下标为2的地方添加字符串ABC |
| s.insert(2,"ABC",1) | 在下标为2的地方添加ABC中的一个 |
| s.insert(2,"ABCD", 2，2) | 在下标为2的地方从字符串ABCD中位置2开始的2个字符 |
| s.push_back('A') | 在尾部添加字符A |
| 替换 | |
| s.replace(2,4,"ABCD") | 从下标2的位置，替换4个字符为 "ABCD" |
| 删除 | |
| s.erase(2) | 删除下标2以后的全部元素 |
| s.erase(2,1) | 删除下标2以后的第一个元素 |
| 翻转 | |
| reverse(s.begin(),s.end()) | 翻转所有字符串，即逆序输出 |
| 复制 | |
| s1=s.substring(2) | 提取字符串s从2到尾部赋值给s1 |
| s1=s.substring(2,3) | 提取字符串s从2开始三个字符赋值给s1 |
| const char*s1=s.data() | 将string类转为字符串数组 |
| s.copy(s1,2,3) | 将s中从第3个位置拷贝2个字符到s1中 |
| 比较(假设原字符串为ABCD) | |
| s.compare("ABCD") | 相等返回0，大于原字符串返回1,小于返回-1 |
| 清空 | |
| s.assign("ABC") | 清空字符串，并置为ABC |
| s.assign("ABC",2) | 清空字符串，并置为ABC的前2个字符AB |
| s.assign("ABC",2，1) | 清空字符串，并置为ABC的从2开始的1个字符 |
| s.assign(5，‘A’) | 清空字符串，并置为5个A |
| s.clear() | 清空字符串所有字符 |
文档的具体内容可以参考：C++标准官方文档
五、附录：
几道经典的题目链接：
1.无重复的最长子串
2.最长回文串
3.模式匹配
4.回文串
5.最长回文子序列
#算法##栈#